5-3-4 需要考虑的接地结构

(1) 共模噪声少的接地

若要降低因电流驱动模型导致的共模噪声,降低接地阻抗是很重要的,这样信号返回电流才能顺畅流动。需要特别注意有返回电流流经包含高频成分的信号(如时钟信号)的接地。本章节概述了会造成很多问题的一些接地结构示例 [参考文献 7]

图5-3-12(a)是低噪声理想接地的示例。如图所示在信号线下方搭建一个接地层允许信号返回电流在信号线下方返回,这样能减少共模噪声。接地层覆盖整个IC,而不仅仅是信号线。

请注意图中展示了接地层,但是在多层基板中,电源层和接地层以相同方式工作。在下面容易产生噪声的例子中,也必须注意避免电源层采用此结构。

(2) 容易产生共模噪声的接地示例

图5-3-12(b)到(d)为容易产生噪声的接地结构示例。必须注意避免使用这样的结构。

图5-3-12(b)是接地线而不是接地层的情况。这种形态常见于非多层基板结构中,但是会产生较强的共模噪声,如图5-3-4的测试结果所示。

(3) 接地层有狭缝时

图5-3-12(c)为接地层上有狭缝凹口时的情形。如果所图所示多个狭缝在信号线下面重叠,将妨碍信号的返回电流,间隙的两端都会产生电压。尽管乍看之下好像有接地层,但这种结构忽略了接地层的作用。如果狭缝在信号线侧相互连接,如图5-3-13(a)所示,可以减少产生的噪声。

在这种结构下,当有着较多噪声的接地被分隔开时,或者在电源层次上搭建了多个电源层时,就容易产生噪声。布置具有较多噪声的信号线(如时钟信号),确保狭缝不会重叠。

(4) 穿过多个接地层时

图5-3-12(d)展示了信号线通孔穿过多层的状态。信号返回电流经过离信号线最近的层面,但是如果有多层,返回电流可能无法顺畅流动。图中显示信号线穿过接地和电源层时的状态,但是在穿过两个接地层时情况也相同。

当信号穿过多层基板正反面时,结构如图所示。若要抑制产生的噪声,两层(当如图所示其中一层为电源层时,有一个去耦电容器)之间必须在靠近信号通孔的地方相互连接,如图5-3-13(b)所示。

Examples of ground structures with a high level of noise

图5-3-12 具有很多噪声的接地结构示例

Examples of improved ground structures

图5-3-13 改进的接地结构示例


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